Description

Les oscillateurs Mamyshev sont un type d’architecture laser impulsionnel dont la cavité est constituée d’une paire de filtres décalés en longueur d’onde et séparés par des fibres amplificatrices. Le verrouillage de mode est assuré par le fait que seules les impulsions possédant une puissance crête élevée sont suffisamment élargie spectralement par effet Kerr pour pouvoir passer successivement à travers les deux filtres. Les performances des oscillateurs Mamyshev sont intéressantes puisqu’il est possible de générer, après recompression, des impulsions femtosecondes avec une puissance crête de l’ordre de plusieurs MW. Ces oscillateurs sont donc de bons candidats pour l’imagerie non-linéaire biomédicale ou le traitement des matériaux.
Toutefois, même si l’architecture d’une cavité Mamyshev peut paraitre simple, il est possible d’observer différents régimes : fondamental, harmonique mais aussi état lié à impulsions liées, double-période ou chaos. Les régimes fondamental et harmonique sont généralement étudiés en couplant l’équation de Schrödinger non-linéaire avec les équations de taux de l’inversion de population en régime permanent c’est-à dire en considérant que la même impulsion se répète à l’infini. Lors de sa thèse, l’étudiant devra implémenter une méthode numérique pour modéliser le régime transitoire dans le but d’étudier les autres régimes ainsi que le démarrage de l’oscillateur ou les différentes sources de bruit. Cette étude numérique donnera des pistes (concernant les caractéristiques des fibres et des filtres, l’ajout de composants spécifiques dans un bras, etc.) qui seront testées expérimentalement pour obtenir le régime désiré ou pour permettre un démarrage plus aisé de l’oscillateur.

Compétences requises

Bases de l'optique ondulatoire et d'électromagnétisme Bases de programmation et de résolution numérique d'équations différentielles

Bibliographie

Z. Liu, Z. M. Ziegler, L. G. Wright, F. W. Wise, “Megawatt peak power from a Mamyshev oscillator,” Optica 4(6), p.649 654 (2017)
C. Delangle, F. Scol, C. Hönninger, G. Bouwmans, O. Vanvincq, E. Hugonnot, « 300 mW 45 MHz fundamental mode-locking all-fiber ring Mamyshev oscillator at 1 µm », Opt. Letters, vol. 49(24), 7246-7249 (2024)
Y.H. Chen and F. Wise, “Field-based treatment of transient gain in short-pulse optical amplifiers”, Optica 12(6), p879-889 (2025)

Mots clés

Laser, Fibre optique, Propagation non-linéaire